Transfira a verificação de interferências para o ECAD para um fluxo mais eficiente

O desenvolvimento de produtos eletrônicos envolve conjuntos mecânicos e elétricos que precisam coexistir dentro de um invólucro físico com espaço limitado. Acertar esse encaixe não é opcional: um conector que se projeta além da parede do gabinete, um capacitor alto que encosta no chassi ou um furo de montagem que cai sobre uma trilha são problemas que impedem a fabricação. A abordagem tradicional para resolver esses problemas empurra a verificação de interferências para etapas posteriores, para o domínio do projetista mecânico, depois que o layout da PCB já está concluído. É nessa sequência de transferência que o risco para o cronograma se acumula.

Quando a ferramenta ECAD não consegue importar a geometria do gabinete nem corpos 3D precisos dos componentes, o projetista elétrico não tem uma forma prática de verificar folgas. Essa responsabilidade de verificação passa inteiramente para a equipe mecânica, que recebe o conjunto concluído, identifica as violações e retransmite os requisitos de correção ao projetista elétrico. A outra opção em softwares ECAD com limitações de MCAD é exportar arquivos mecânicos do ambiente ECAD e reimportá-los no MCAD para reconstruir o modelo do conjunto da PCB no software MCAD.

Cada ciclo nesse processo custa tempo. Em programas com cronogramas apertados ou dependências de engenharia simultânea, múltiplas iterações de ida e volta podem adiar em semanas as datas de tape-out e de construção de protótipos.

Como encurtar esse cronograma? Você precisa de uma metodologia que dê aos projetistas elétricos a oportunidade de verificar interferências antes que o projeto seja transferido aos projetistas mecânicos. Usar essa metodologia pode reduzir iterações, economizar tempo e melhorar a precisão geral do cronograma. Vamos ver como essa metodologia funciona.

Não estenda seu cronograma com verificações tardias de interferência

Uma única transferência ECAD-MCAD com violações de interferência é administrável. O problema se agrava quando as violações exigem reposicionamento de componentes, o que invalida o roteamento, o que requer uma nova revisão das restrições de integridade de sinal, o que pode exigir outra alteração de stackup ou de footprint. Um conector que precisa se deslocar 2 mm para liberar uma saliência do gabinete pode desencadear novo roteamento de pares diferenciais, correções de casamento de comprimento e atualização das notas de fabricação. Nada desse trabalho agrega valor ao projeto; ele corrige um problema que já existia antes da primeira transferência, mas não era visível para o engenheiro que fazia o layout.

O impacto no cronograma é sempre difícil de recuperar, e ninguém gosta de retrabalhar um layout de PCB apenas para acomodar mudanças mecânicas que deveriam ter sido óbvias. Projetistas mecânicos trabalhando em paralelo no ferramental do gabinete ou em análises estruturais não conseguem finalizar seu trabalho enquanto aguardam um contorno de placa estável e um perfil confiável de altura dos componentes. Cada iteração que retorna uma violação de interferência não resolvida mantém todo o programa mecânico parado.

Antecipe a verificação com integração STEP

A metodologia que elimina a maior parte dessas iterações é simples: traga a geometria 3D para o ambiente ECAD antes que o projeto deixe a equipe elétrica. Isso requer duas entradas. A primeira é um corpo 3D preciso para cada componente, normalmente um arquivo STEP fornecido pelo fabricante do componente ou modelado de acordo com o envelope mecânico publicado. Incorporar esses modelos como propriedades do componente na entrada da biblioteca garante que a representação 3D acompanhe o footprint durante todo o projeto. A segunda entrada é uma exportação STEP do gabinete mecânico pela equipe mecânica, importada para o editor de PCB como um corpo 3D em nível de placa.

Com ambas as entradas presentes, o projetista elétrico pode realizar a verificação de folgas dentro da ferramenta ECAD com base em regras definidas. Componentes que violam o envelope de folga ou intersectam fisicamente a geometria do gabinete são sinalizados na visualização 3D. O projetista resolve essas violações reposicionando componentes, ajustando o contorno da placa ou coordenando uma mudança de geometria com a equipe mecânica antes que qualquer transferência formal ocorra. Quando o projeto chega à equipe mecânica, a verificação de interferência já foi realizada com base na geometria real do gabinete, e a revisão restante se concentra na confirmação de encaixe, e não na descoberta de problemas.

Figura 1 - Fluxo de exportação de arquivos para verificação mecânica versus verificação integrada de interferência 3D no ECAD.

Regras de folga 3D e verificação online no Altium Designer

Executar a verificação de interferência dentro do ECAD exige que a ferramenta avalie a geometria dos corpos 3D em relação às restrições de folga, e não apenas as extensões 2D do courtyard. A verificação baseada em courtyard detecta sobreposições de footprints na superfície da placa, mas não considera a altura do componente, carcaças anguladas de conectores ou recursos do gabinete que se projetam para dentro pela tampa. A interferência real é um problema tridimensional.

Altium Designer oferece suporte tanto à importação quanto à exportação de modelos e arquivos STEP, permitindo a verificação de interferência elétrica dentro do projeto elétrico. A regra de folga entre componentes verifica se todos os corpos 3D e modelos dentro do projeto atendem às restrições que você definiu.

O recurso de verificação online de regras de projeto no Altium Designer notifica você sobre colisões e destaca em verde o local das colisões, identificando os primitivos em violação. Também há um identificador quando um determinado modelo STEP ou corpo 3D viola a folga especificada. Os primitivos avaliados são os arquivos STEP dos componentes e o arquivo STEP do gabinete mecânico. A imagem abaixo ilustra que os conectores não se encaixam corretamente no gabinete, por isso são destacados.

Figura 2 - Colisões e violações de folga destacadas em verde

Os requisitos práticos para esse recurso são:

• Importação STEP para componentes individuais, incorporada como propriedades do componente na biblioteca
• Importação STEP para gabinete e recursos mecânicos no nível da placa
• Verificação de folga 3D baseada em regras com valores mínimos de folga configuráveis
• DRC online que atualiza o status das violações durante o posicionamento interativo

Se a ferramenta ECAD não conseguir atender a todos esses quatro requisitos, a verificação de interferência terá de permanecer no MCAD, e o problema das iterações persistirá. O pior caso é a verificação em um protótipo, que sempre cria o risco de fazer um novo spin da placa, redesenhar e reconstruir o gabinete, ou ambos.

A próxima figura mostra o resultado das alterações feitas no posicionamento dos conectores para que o conjunto elétrico se encaixe com segurança dentro do gabinete.

Figura 3 - A ausência de qualquer destaque significa que o conjunto agora se encaixa dentro do gabinete

Resolver interferências dentro do ECAD não elimina totalmente a revisão no MCAD. Os projetistas mecânicos ainda precisam realizar análise estrutural, confirmar empilhamentos de tolerância da montagem do gabinete, validar comprimentos de engate de fixadores e revisar caminhos térmicos. A diferença é que a primeira transferência chega com um status de interferência já validado. A equipe mecânica deixa de ser a primeira linha de defesa contra violações de folga; ela passa a revisar um projeto que já foi verificado em relação à sua geometria.

Em vez de um exercício de identificação de violações que gera uma lista de correções, o MCAD pode fornecer uma revisão de confirmação que ou passa sem problemas ou revela questões específicas de análise de tolerância ou sequência de montagem, que são realmente problemas do domínio mecânico. Isso é um uso mais eficiente do tempo da equipe mecânica e produz um estado de transferência mais estável para ambas as equipes.

MCAD CoDesigner: integração mecânica completa com ECAD

O co-design MCAD da Altium foi criado para preencher a lacuna entre os domínios de projeto ECAD (elétrico) e MCAD (mecânico), encerrando os dias em que conjuntos de PCB eram “jogados por cima do muro” para engenheiros mecânicos. Ele conecta projetos Altium a aplicações MCAD 3D populares, permitindo que equipes multidisciplinares participem de engenharia colaborativa e eliminando muitos dos processos manuais de troca de arquivos normalmente exigidos para projeto de gabinetes, definição de restrições e retroverificação de interferências.

A colaboração ECAD-MCAD é o processo de sincronizar dados de projeto elétrico e mecânico. Para engenheiros mecânicos, isso significa menos surpresas e menos retrabalho. Em vez de depender de arquivos STEP, IDF, IDX e DXF exportados ou de atualizações manuais, ela permite colaboração direta para trabalhar com geometria nativa dentro do seu software CAD mecânico. Um engenheiro elétrico pode enviar alterações de projeto para o software MCAD preferido, para que os engenheiros mecânicos tenham contornos de placa precisos, posicionamento de componentes e geometria de cobre. Isso permite que cada lado trabalhe nas alterações mais recentes sem atrasos nem falhas de comunicação.

• Sincronização bidirecional: Os engenheiros podem sincronizar projetos de PCB entre Altium Designer e softwares MCAD populares, garantindo que ambas as equipes trabalhem sempre na mesma versão do projeto, reduzindo o risco de erros e retrabalho.
• Suporte avançado à geometria de cobre: Os engenheiros mecânicos obtêm os dados de engenharia elétrica claros de que precisam para realizar verificações mecânicas detalhadas ou FEA, com suporte para cobre extrudado e transferências de vias para geometria de cobre e camadas de máscara 3D.
• Compartilhamento eficiente de arquivos CAD: Os projetistas usam suas ferramentas preferidas enquanto a integração do workspace Altium gerencia automaticamente os dados e a transferência do projeto, reduzindo o tempo de desenvolvimento, minimizando re-spins e acelerando o time to market.

Como funciona o processo Push-Pull

MCAD CoDesigner implementa um processo Push-Pull simples. Atualizações de um lado podem ser transferidas para um colega em segundos, acionando uma notificação no painel de co-design do colaborador, e cada lado pode acompanhar as mudanças adicionando comentários a cada operação Push. Essa troca instantânea de dados críticos é realizada sem a necessidade de importações e exportações manuais de arquivos IDF/IDX/STEP/DXF.

A funcionalidade push-pull torna um projeto Altium acessível a um engenheiro mecânico de dentro do Altium Designer. Depois que o projeto é importado para uma aplicação MCAD, quaisquer alterações feitas na ferramenta MCAD são sincronizadas de volta para o lado ECAD. Quando essas alterações são puxadas de volta para o Altium Designer, os dados de layout da PCB são atualizados imediatamente para refletir mudanças no contorno da placa e no cobre.

Aplicações MCAD compatíveis

Projetos de PCB podem ser importados para SolidWorks, Autodesk Inventor, Fusion 360 ou PTC Creo, fornecendo tudo o que você precisa para o desenvolvimento de produtos em um fluxo de trabalho otimizado.

Para mais detalhes, você pode visitar:

• Integração ECAD MCAD para projeto de produtos
• Colaboração de projeto ECAD-MCAD com MCAD Co-Design

Para uma visão geral dos recursos do MCAD CoDesigner, assista ao vídeo abaixo.

Conclusão

A verificação de interferência em projeto eletrônico é uma parte necessária e crítica do processo de projeto: de forma bastante simples, seu produto não pode ser construído se o conjunto eletrônico não couber no gabinete. Passar um projeto de um lado para o outro entre projetistas elétricos e mecânicos custa tempo e dinheiro. Verificar folgas dentro da ferramenta de projeto elétrico é uma opção muito melhor e mais eficiente.

Mover a verificação de interferência elétrica para uma etapa anterior do fluxo de projeto exige uma ferramenta ECAD capaz de importar arquivos STEP de componentes e do invólucro, além de realizar verificação de regras em 3D. Com as verificações integradas de interferência 3D no Altium Designer e a ferramenta MCAD CoDesigner para colaboração com engenheiros mecânicos, qualquer fluxo de trabalho é possível no Altium Designer. O ambiente unificado do Altium Designer oferece maneiras mais eficientes de concluir o processo de projeto. O resultado é um tempo de desenvolvimento menor, levando ao lançamento do produto no prazo.

Se você precisa desenvolver eletrônica de potência confiável ou sistemas digitais avançados, use o conjunto completo de recursos de projeto de PCB e ferramentas CAD de classe mundial da Altium. A Altium oferece a principal plataforma do mundo para desenvolvimento de produtos eletrônicos, completa com as melhores ferramentas de projeto de PCB do setor e recursos de colaboração multidisciplinar para equipes de projeto avançadas. Entre em contato com um especialista da Altium hoje mesmo!